La paradoja de Levinthal

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La paradoja de Levinthal es una paradoja bien  conocida que fue formulada en 1968 por el biólogo molecular estadounidense Cyrus Levinthal: “el intervalo de tiempo durante el cual el polipéptido llega a su estado retorcido es muchos órdenes de magnitud menor que si el polipéptido simplemente atravesara todas las posibles configuraciones” [1] [2 ] .

Complejidad del problema

Para resolver esta paradoja, es necesario responder a la pregunta: “¿Cómo elige una proteína su estructura nativa ( estado nativo ) entre la miríada de posibles?”. Para una cadena de 100 residuos, el número de conformaciones posibles es ~10 100 , y su enumeración exhaustiva llevaría ~10 80 años si una transición se lleva a cabo en ~10 −13 segundos. Por lo tanto, la complejidad del problema radica en que este problema no se puede resolver experimentalmente, ya que tendremos que esperar ~10 80 años.

Razones de la paradoja

Se nombraron las siguientes posibles razones para esta paradoja [3] .

  1. Los modelos teóricos utilizados para probar la dureza no coinciden con lo que la naturaleza está tratando de optimizar.
  2. En el curso de la evolución , sólo se seleccionaron aquellas proteínas que se plegaban fácilmente .
  3. Las proteínas pueden plegarse en una variedad de formas, no necesariamente siguiendo el camino globalmente óptimo.

La solución a la paradoja

Una proteína puede plegarse no “de repente”, sino formando un glóbulo compacto debido a la adhesión sucesiva de más y más eslabones de la cadena proteica a ella [2] . En este caso, las interacciones finales se restablecen una por una (su energía disminuirá aproximadamente en proporción al número de eslabones de la cadena), y la entropía también disminuirá en proporción al número de eslabones fijos de la cadena. La caída de energía y la caída de entropía se anulan completamente en el término principal (lineal en N ) de la energía libre . Esto elimina el término proporcional a 10 N de la estimación del tiempo de envoltura , y el tiempo de envoltura depende de un orden mucho más bajo de términos no lineales asociados con la entalpía superficial y los efectos de entropía proporcionales a N 2/3 [2] . Para una proteína de 100 residuos, esto es 10 100 2/3 ~ 10 21,5 , lo que da una estimación de la tasa de plegamiento que concuerda bien con los datos experimentales [4] .

Véase también

Notas

  1. ↑ Levinthal, C. (1969) Cómo doblar con gracia. Espectroscopia de Mossbauer en sistemas biológicos: actas de una reunión celebrada en Allerton House, Monticello, Illinois. J. T. P. DeBrunner y E. Munck eds., University of Illinois Press Páginas 22-24 Archivado el 7 de octubre de 2010 en Wayback Machine .
  2. ↑ 1 2 3 A. V. Finkelstein , O. B. Ptitsyn. Física de proteínas. Un curso de conferencias con ilustraciones y tareas en color y estereoscópicas . — 4ª edición, revisada y ampliada. - Moscú: University Book House, 2012. - P. 15. - 524 p. - 500 copias.  - ISBN 978-5-98227-834-0 .
  3. ↑ CSE 549 - Plegado de proteínas (Conferencias 17-19) Archivado el 2 de octubre de 2013 en Wayback Machine .
  4. ↑ Jackson SE Foldig & Design (1998) 3: R81-R91.

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